JPH01318945A - 表面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、鉄、アルミニウム、ガラス、紙等の様な帯状
物の表面を、レーザ光等で幅方向に走査して反射光の強
弱により、表面状態を検査する表面検査装置に関するも
のである。

（従来の技術） 第５図は、従来の光ガイドを用いた表面検査装置の検出
器の構成を示す。同図において、符号１は、鉄、アルミ
ニウム、ガラス、紙等の様な帯状物である被検査材であ
り、レーザ発振器２から出射されたレーザ光は、レーザ
・スポット調整器３を通モータ４で回転駆動されるポリ
ゴン（回転多面鏡）５により反射され、さらに放物柱面
鏡６により反射され、被検査材１の表面へ照射される。

ここで、レーザ・スポット調整器３は、検査面上でのレ
ーザ・スポットのサイズを調整するものであり、走査周
期、被検査材の移動速度、検出限界の表面変化の大きさ
等により決定される。

この様な構成に於て、モータ４によりポリコン５が回転
すると、レーザ光は被検査材１の表面をＰからＱに平行
に走査し、ラスタが見える。被検査材１の表面から反射
光は、光ガイド７に入射し、光ガイド７の底部（円柱の
側面）に設けられた拡散反射面（通常、酸化マグネシウ
ム等の拡散性の高い物質を塗布して形成）８により散乱
される。

この散乱された光は、光ガイド７の円柱の側面で反射を
繰り返して、一方、の端部まで導光され、該波長のみを
通す干渉フィルタ９によりフィルタリングされ、フォト
マル等の光電変換器１０で電気信号に変換され、信号処
理によって表面状態を検査することができる。なお、符
号１１は走査線を示す。

（発明が解決しようとする１１１１題）しかし、以上説
明した従来技術には、光ガイドの光伝達特性に欠点があ
り、これは次に述べる３項目に要約される。

■　光ガイドの集光性 第５図に示す様に従来の光ガイド７は、円柱の底部に拡
散反射面８を設けたものであり、走査点Ｐ（またはＱ）
よりの反射光が底部には集束せず広がっており、従って
広い幅の拡散面が必要となる。

■　導光特性 第６図（ａ）に示す様に底部で拡散反射された光のうち
臨界角以下の光の殆どは、光ガイドから外部へ放散して
しまい、臨界角以上の小量の光のみが全反射され、これ
を外部へ放散してしまい、臨界角以下の光の殆どは、光
ガイドから外部へ放散してしまい、臨界角以上の小量の
光のみが全反射され、これを繰り返して光ガイドの端部
から出射される。

■　拡散面の吸収 第６図（ｂ）に示す様に拡散反射面８で反射される光の
うち、入射光口に反射される光は、再び拡散反射面８に
戻されてしまい光で光の大部分が失われる。従って、ス
キュー光のみが伝搬するが、上記ω項の理由で拡散面の
幅が広いとスキュー光も数回〜士数回の反射で拡散面に
戻ってしまい。

光電変換器１０より遠方の位置で光ガイド７に入射した
光は、殆ど光電変換面には到達しないことになる。

そこで１本発明の目的は、光ガイドの光伝達特性を改善
し、装置を小形化すると共に、微細な変化の検査にも適
した表面検査装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、帯状の被検査材の表面をその被検査材の走行
方向と直角に光ビームを平行走査し、被検査材表面から
の反射光又は透過光を棒状の光ガイドで受光し、これを
光電変換器まで導光し、電気信号に変換して処理す多こ
とにより被検査材の表面状態を検査する表面検査装置に
於て、この光ガイドの前方に円筒レンズを配置すると共
に、光ガイドの側面底部に反射回折格子を一列に接着し
て設けたことを特徴とするものである。

（作　用） 光ガイドの前方に円筒レンズが配置されているから、光
ガイドへの入射光が集束され、これによって反射面の幅
が狭くなり、スキュ４−光が再び反射面に入り込む割合
を減らし、又、反射面を反射回折格子としているから、
光ガイ゛ドへの入射光を特定方向にビーム状で反射伝播
させ、更に１反射回折格子が光ガイドの軸に対し垂直で
はなく、僅かに傾けているから、光ガイドへの垂直入射
光が適宜なスキュー角で反射でき、光伝達特性を向上す
ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は、本発明の要部である光ガイド部を示し、（ａ）は
その斜視図、（ｂ）は断面図である。

なお、投光側（第５図に示す符号２〜６）及び光電変換
部（第５図に示す符号９．１０）は省略する。

第１図において、光ガイド部は、光ガイド７と。

この光ガイド７の前方位置に配置される円筒レンズ２１
と、光ガイド７の底部（円柱の側面）に設けられた反射
回折格子２２で構成されている。

この反射回折格子２２は、第２図に示す様にエシェレッ
ト格子２３ａ、　２３ｂを光学接着材２４で光ガイド７
の底部へ複数個並べて密着したものである。この場合、
エシェレット格子２３ａ、　２３ｂ間には隙間ができな
い様にし、且つ反射回折格子２２と光ガイド７は平行に
なる様にする。又、光学接着材２４は。

屈折率を光ガイド７と同じ値とし、界面での反射。

屈折がない様に選択する。

なお、エシェレット格子は、ブレーズ角を、０次の反射
光が光ガイド内で全反射する様に設けられ、更に格子ピ
ッチを、Ｎ次の回折角（次の低い方が良い）が０次の反
射角と同じ様に選択する。

次に、以上の様に構成された光ガイド部の作用を説明す
る。なお、被検査材には、上述した投光側からレーザ光
が投射されているものとする。

被検査材の表面からの反射光又は透過光は、光ガイド部
への入射となり、これを符号３０ａ、　３０ｂ。

３０ｃは、円筒レンズ２１により収束され、光ガイド７
の底部に設けられた反射回折格子２２に焦光される。反
射回折格子２２による回折光は、光ガイド７内をスキュ
ー光として複数回全反射し、端部より出射し、干渉フィ
ルタ９によりフィルタリングされ、光電変換器１０で電
気信号に変換する。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
なく、反射回折格子を第３図に示す様に構成してもよい
。即ち、予め回折条件（角度、ピッチ）を決めて製作し
た四角形状の回折格子２５から、斜め（角度ψ）に複数
個に矩形格子２６を切り出す。そして、この矩形格子２
６を横に並べて光ガイドの底部へ上述した実施例と同様
に光学接着材で接着する。ここで、切り出す際の傾き角
ψは、回折光が円柱内部でスキュー光となって反射伝搬
する様に決定され、キュー角γ９反射角ω（＝２γ）と
の間には次の関係が成立する。

ｔａｎγ Ｓｉｎψ＝□ ｔａｎω 又、反射回折格子をエシェレット形ではなく、第４図に
示す様に２等辺３角形の反射回折格子３１とし、シエレ
ット形のように一方側へのみの反射ではなく、両端へ光
を導く様にしてもよい。ただし、この場合両端に干渉フ
ィルタと光電変換器が必要となる。

（発明の効果〕 以上説明した様に本発明によれば、光ガイドの前方には
円筒レンズを配置し、光ガイドの側面底部に反射回折格
子を密着して設けたので、光ガイド部に於ける光伝達特
性が向上し、これにより小形化を可能にすると共に、光
ディスク、磁気ディスク、半導体ウェハ等の様な表面の
微細な変化の検出にも容易に対応できる表面検査装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の要部の構成を示し、（ａ）は
、斜視図、（ｂ）は断面図、第２図は第１図る。 １・・・被検査材　　　　　２・・・レーザ発振器５・
・・ポリゴン　　　　　７・・・光力イト１０・・・光
電変換器　　　　１１・・・走査線２１・・・円筒レン
ズ　　　　２２・・・反射回折格子２３ａ　、　２３ｂ
・・・エシェレット格子２４・・・光学接着材 （８７３３）　　代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほ
か１名）（ａ） （ｂ） 第１図 第２図 第３図 第４図 （ａ） （ｂ） 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 帯状の被検査材の表面をその被検査材の走行方向と直角
   に光ビームを平行走査し、前記被検査材の表面からの反
   射光又は透過光を棒状の光ガイドで受光し、これを光電
   変換器まで導光し、電気信号に変換して処理することに
   より前記被検査材の表面状態を検査する表面検査装置に
   於て、前記光ガイドの前方に円筒レンズを配置すると共
   に、前記光ガイドの側面底部に反射回折格子を一列に密
   着して設けたことを特徴とする表面検査装置。